Сталь. Стали какие бывают
Какие бывают виды и марки стали
Сталь – сплав железа с углеродом – является чрезвычайно прочным материалом, что стало причиной ее массового использования во многих областях. Как классифицируют и какие бывают виды и марки стали?
Классифицирование стали ведется по нижеприведенным факторам: структура, качество, химический состав, сфера применения, степень раскисления и характер отвердевания.
Cтали по химическому составу делятся на легированные и углеродистые. По количеству в своем составе углерода они бывают:
низкоуглеродистые (углерода < 0,3 %)
среднеуглеродистые (0,25 %-0,7 % С)
высокоуглеродистые (от 0,7 %)
Из углеродистой стали изготавливаются разнообразные детали. Это прутки, трубы, балки, поковки, рельсы стали марки У8-У10А для топоров и стамесок и многое другое.
Легированные стали делятся по содержанию добавок на 3 вида:
низколегированные (меньше 5 % примесей)
среднелегированные (легирующих элементов от 5% до 11%)
высоколегированные (более 11 % примесей)
Легирующие примеси хром, ванадий, вольфрам, молибден и др. намного увеличивают качество материала. Из-за этого легированная сталь применяется во многих сферах: инструменты в хирургии и арматура для строительства, кухонные ножи и промышленные механизмы.
По качеству сталь делится на сталь обыкновенного качества, качественную, высококачественную и особо качественную.
По сфере применения стали бывают: конструкционные и инструментальные. Конструкционная сталь используется в изготовлении деталей, механизмов и конструкций для машиностроения и строительства.
Это всевозможные балки и гвозди, болты и швеллеры, сталь марки 60С2А и 65Г для валов и пружин.
Инструментальную сталь применяют при производстве режущих и измерительных приборов, деталей машин при повышенной износостойкости, таких как ролики, валики, шестигранники, сталь марки 9ХС или 6ХС для метчиков, рубильных ножей, фрез и т.п.
По степени раскисления и характеру отвердевания стали типизируются на: спокойные, полуспокойные и кипящие.
По структуре есть виды стали: перлитная , аустенитная, бейнитная, ферритная, цементитна и др.
Помимо этого в соответствии со структурными фазами стали разделяются на двухфазовые и многофазовые.
На данный момент, в РФ производство стали выходит на 5 место в мире.
Найти металлоконструкции и метизы – круги, листы, проволоки, поковки можно в каждом магазине. Например, в металломаркете ВСМ vsmnn52.ru.
Читайте в Каталоге статей интересную тему Купить металлопрокат в Ярославле и текущий рынок металла
katalogclub.ru
Классификация углеродистых сталей – разбираемся в свойствах сплавов + Видео
Наверняка все слышали про углеродистые стали, но редко кто различает их виды, поэтому именно классификация и станет предметом разговора в этой статье. Мы также научимся расшифровывать маркировку, ведь только так можно определить качество предметов и инструментов, сделанных из этого материала.
1 Характеризуем углеродистую сталь
Сталь состоит из двух компонентов – железа (Fe) и углерода (С). Также в составе присутствуют добавки, но когда доля примесей сведена к минимуму, то речь идет об углеродистых сплавах. Этот тип делится на низко-, средне- и высокоуглеродистые. В первом случае в составе присутствует менее 0,2% С, во втором 0,2–0,6%, а в третьем содержание углерода достигает 2%.
К достоинствам материала стоит отнести приемлемую цену в сочетании с довольно неплохими характеристиками. Углеродистые стали пластичны и прекрасно подвергаются обработке независимо от температуры нагрева. Еще к плюсам можно отнести отличную свариваемость. Этот материал остается прочным даже при 400 °C и не боится динамических нагрузок. Штампуемость ухудшается с повышением количества углерода.
Недостатков тоже хватает:
- при нагреве более 200 °C страдает твердость и режущая способность;
- сплав склонен к коррозии, поэтому нуждается в защитном покрытии.
- электротехнические свойства на низком уровне.
- материал склонен к тепловому расширению.
Коррозия углеродистой стали
Рекомендуем ознакомиться
Изменение содержания С в материале приводит к структурным превращениям, на основе этого может выделяться еще одна классификация.
В доэвтектоидных сплавах доля С не превышает 0,8%. Для такого материала характерна структура, состоящая из зерен феррита и перлита. Причем с увеличением С преобладает перлит, а вторая структурная составляющая стремится к минимуму. В эвтектоидных сталях (0,8% С) соответственно остается один перлит. А вот дальнейшее увеличение в составе углерода приводит к появлению вторичного цементита. Последние сплавы называются заэвтектоидными.
На свойства углеродистых сталей влияет и доля постоянных примесей. К полезным добавкам относятся кремний и марганец. Эти элементы способствуют раскислению сплава, а вот содержание фосфора с серой наоборот. Повышенное содержание Р приводит к хладноломкости, т.е. заготовка растрескивается и ломается во время холодной обработки. Однако в нагретом состоянии сплав можно подвергать обработке (ковке, сварке и т. д.).
Сера вызывает красноломкость. Этот дефект характеризуется плохой обрабатываемостью материала при термическом воздействии. Сернистое железо образует эвтектику с Fe, которая распределяется по краям зерен, и с повышением температуры она начинает плавиться. В результате нарушается связь между зернами и образуются трещины. Чтобы улучшить технологические показатели углеродистых сталей, можно провести микролегирование цирконием, титаном и бором.
В зависимости от содержания С значительно изменяются свойства углеродистых сталей. С его увеличением до 1% возрастает твердость и предел прочности. При этом пластичность и предел текучести, напротив, ухудшаются. А вот если количество С будет превышать 1%, то это может негативным образом отразиться на прочности. Дело в том, что в структуре материала возможно образование грубой сетки вторичного мартенсита, которая способствует снижению прочности. Поэтому содержание С даже в высокоуглеродистых сталях на практике обычно не превышает 1,3%.
2 Способы получения такого сплава
Прежде чем предметом разговора станет классификация и маркировка на углеродистых сталях, уделим несколько минут особенностям изготовления. Существует три основных способа выплавки этого материала, которые отличаются главным образом типом оборудования. Огромной популярностью пользуются конвертерные установки. Это специальные печи, в которых и плавят все составляющие, а именно чугун и лом. Особенностью такого способа можно назвать дополнительную обработку сплава техническим кислородом.
Когда необходима ошлакование примесей, добавляют обожженную известь. К недостаткам такого метода относится большое пылеобразование, вызванное обильным окислением железа, а угар достигает 9%. Поэтому целесообразно устанавливать специальные пылеочистительные установки, что несколько усложняет процесс и повышает себестоимость продукции. А вот производительность находится на весьма высоком уровне.
Специальная пылеочистительная установка
Следующий тип оборудования, пользующийся не меньшей популярностью, это мартеновские печи. В плавильную камеру загружают сырье (чугун, стальной лом и т. д.) и нагревают. В результате сложных физико-химических взаимодействий компонентов, шлака и газовой среды получается готовая сталь, которую выпускают через отверстие в задней стенке.
Также получить этот сплав можно и с помощью электрических печей. Достоинства этого метода: отсутствие загрязнений и окислительной среды, чего нельзя добиться в предыдущих способах. Из-за меньшего содержания водорода электросталь реже поражается флокенами. Классификация способов достаточно разнообразна, но независимо от типа производства углеродистых сталей в плавильные камеры всегда погружают чугун и лом.
3 Можно ли повысить прочность углеродистой стали?
В легированных марках задать свойства сплава получается за счет ввода определенных дополнительных компонентов, а вот как повысить прочность углеродистых сталей? Достичь таких улучшенных свойств поможет термическая обработка. Один из методов – поверхностная плазменная закалка. В результате превращений в структуре преобладает мартенсит высокой твердости (до 9,5 ГПа). На некоторых участках твердость мартенсита и вовсе достигает 11,5 ГПа.
Поверхностная плазменная закалка сплава
Кроме того, после упрочнения плазменной закалкой в структуре появляется метастабильный остаточный аустенит, и с увеличением С его содержание может достигать 90%. Подобное преобразование существенно повышает износостойкость металла. После обкатки часть аустенита превращается в мартенсит деформации.
Химико-термическая обработка заключается в изменении состава, структуры и, соответственно, свойств материала в результате химического воздействия, сопровождающегося дополнительно и высокими температурами. Благодаря такой обработке углеродистые стали становятся более твердыми, улучшаются их показатели износостойкости, материал приобретает антикоррозионные свойства и не боится взаимодействия с кислой средой.
4 Классификация – по какому признаку еще можно разделить сталь?
Во время производства этапу очищения сплава от вредных примесей могут уделять внимание по-разному. Так, когда доля серы и фосфора совершенно незначительна, то речь идет о качественном материале. Конечно, он имеет и более высокую стоимость, но и механические показатели таких сталей находятся на совершенно ином уровне. Однако зачастую нет смысла тщательно очищать материал от примесей, ведь таким образом, во-первых, получится удешевить продукцию, а, во-вторых, свойства и характеристики сплавов обыкновенного качества вполне сносны, при этом они тоже могут подвергаться различным термическим обработкам. Классификация этих углеродистых сталей насчитывает три вида: А, Б и В.
Первые отбирают, основываясь только на механических характеристиках, при этом химический состав не уточняется, поэтому они не подвергаются ни термическому воздействию, ни обработке давлением. В сталях группы Б, напротив, известен состав. А вот сплавы повышенного качества относятся к третьей категории (В). В этом случае гарантируются определенные механические свойства и химический состав. Стали последних двух групп подвергаются термической обработке и горячей деформации.
Сплав повышенного качества категории В
Следующей объектом нашего внимания станет классификация по назначению углеродистых сталей. Из конструкционных сплавов в основном производят детали механизмов, автомобильные запчасти и т. д. Инструментальные стали, содержащие более 0,7% углерода, нашли себя при изготовлении строительных инструментов. К их достоинствам относится повышенная твердость и отличная прочность.
Спокойные (содержится до 0,12% кремния) стали относятся к достаточно качественным сплавам. Для них характерны однородный химический состав и структура. Они подвергаются обработке, имеют неплохую ударную вязкость даже при –50 °C. Правда, с повышением температуры и после проведения сварочных работ эта характеристика ухудшается. Да и поверхность такого материала может быть менее качественной по сравнению с марками кипящих сталей.
Достоинствами полуспокойных (0,07–0,12% Si) можно назвать равномерное распределение примесей, что обеспечивает постоянные механические свойства проката. К последнему типу (КП) относится материал с содержанием кремния не более 0,07%. Такая кипящая сталь характеризуется незавершенным процессом раскисления, в результате структура получается менее однородной. Положительные стороны КП:
- низкая себестоимость из-за небольшого содержания специальных добавок;
- повышенная пластичность;
- хорошо сваривается и штампуется.
5 Маркировка и правила расшифровки
В этом пункте мы поговорим об особенностях маркировки углеродистых сталей. Как указывает нам классификация, такие сплавы делятся на инструментальные и конструкционные. В обозначении первых будет присутствовать буква "У". Находится этот символ в самом начале шифра. Если речь идет о продукции с минимальным содержанием вредных элементов, то в конце буквенно-цифрового обозначения стоит "А". Еще маркировка может рассказать про содержание углерода сочетанием минимум двух цифр, для высококачественных видов их надо умножить на 100. Таким образом, в Ст15 входит 0,15% углерода.
Маркировка сплавов обыкновенного качества тоже дает такую информацию, только количество вышеуказанного элемента должно быть умножено всего лишь на 10. Так что, Ст2 содержит 0,2% С. Углеродистые стали групп Б и В обязательно будут маркироваться этими символами в начале обозначения. А вот "Г", стоящая после цифр, отвечающих за количество углерода, говорит о том, что в сплаве повышенное содержание марганца.
Маркировка углеродистых сталей
Кипящие, спокойные и полуспокойные типы обозначаются сочетанием букв "кп", "сп" и "пс", стоящими в конце обозначения. Например, маркировка БСт2кп читается как кипящая сталь обыкновенного качества, относящаяся к группе Б. Более точно ознакомиться с химическим составом сплавов "Б" и "В" можно, только заглянув в марочник. Если после цифирного обозначения не указывает тип сплава, то речь идет о спокойных сталях.
6 Где применяется такая сталь?
Сфера использования этих сплавов довольно обширна, а вот особенности применения во многом зависят от маркировки углеродистых сталей. Например, из материала обыкновенного качества, главное достоинство которого низкая цена, изготавливают швеллеры, прутки, балки, трубы, листы и иной горячекатаный рядовой прокат, не подвергающийся термическому воздействию.
А вот если изделие будет подвергаться термическому воздействию, то его следует делать из стали повышенного качества. В общем, эти сплавы широко используются при производстве различного оборудования и деталей котлов. Сверла, метчики, пуансоны, матрицы штампов и остальные элементы, нуждающиеся в повышенной твердости, изготавливают из инструментальных сталей.
Благодаря тому, что этот сплав не теряет свойства даже при высоких температурах, достигающих 450 °C, он нашел свое применение и при производстве посуды. Ножи, кастрюли, сковородки, да и формы для выпечки, все это производится из углеродистых сталей. Правда, у подобного материала есть один минус – склонность к коррозии, поэтому приходится использовать защитное покрытие, например, эмаль.
tutmet.ru
Сталь Википедия
Сталь (от нем. Stahl)[1] — сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержащий не менее 45 % железа, и в котором содержание углерода находится в диапазоне от 0,02 до 2,14 %, причём содержанию от 0,6 % до 2,14 % соответствует высокоуглеродистая сталь. Если содержание углерода в сплаве превышает 2,14 %, то такой сплав называется чугуном. Углерод придаёт сплавам прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.
Стали с высокими упругими свойствами находят широкое применение в машино- и приборостроении. В машиностроении их используют для изготовления рессор, амортизаторов, силовых пружин различного назначения, в приборостроении — для многочисленных упругих элементов: мембран, пружин, пластин реле, сильфонов, растяжек, подвесок.
Пружины, рессоры машин и упругие элементы приборов характеризуются многообразием форм, размеров, различными условиями работы. Особенность их работы состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация. В связи с этим все пружинные сплавы, кроме механических свойств, характерных для всех конструкционных материалов (прочности, пластичности, вязкости, выносливости), должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям. В условиях кратковременного статического нагружения сопротивление малым пластическим деформациям характеризуется пределом упругости, при длительном статическом или циклическом нагружении — релаксационной стойкостью[2].
ru-wiki.ru
